Le détecteur ATLAS prêt à répondre aux questions fondamentales de la physique
Le nouveau détecteur ATLAS a célébré au centre européen pour la recherche nucléaire (CERN) la descente de son dernier élément. Cet achèvement ouvre la voie à de futures expériences concernant la nature de la matière noire et l'étude des dimensions supplémentaires de l'espace-temps. «C'est un grand jour pour nous», a déclaré Marzio Nessi, coordinateur technique d'ATLAS. «Le processus d'installation arrive à terme et nous nous préparons à entamer un nouveau programme de recherche en physique». Le détecteur ATLAS, avec ses 46 mètres de longueur, ses 25 mètres de hauteur et de largeur et son poids atteignant les 7000 tonnes, est le plus grand détecteur de particules polyvalent du monde. Il est constitué de 100 millions de capteurs, qui mesureront les particules produites lors des collisions proton-proton au grand collisionneur de hadrons (LHC, pour Large Hadron Collider) du CERN. Plus de 2100 scientifiques et ingénieurs de 167 institutions originaires de 37 pays ont travaillé sur ATLAS. Le premier élément du détecteur a été installé en 2003. Depuis, nombreux sont ceux qui l'ont rejoint au bas du puits de 100 mètres, dans la caverne souterraine d'ATLAS. Les scientifiques qualifient ce dernier élément de «petite roue». Le détecteur comprend deux «petites roues» - petites à l'échelle d'ATLAS, évidemment, car chacune pèse 100 tonnes et mesure 9,3 mètres de diamètre. La manoeuvre de ces éléments est plutôt laborieuse. «La plus grande difficulté sera certainement la descente de la petite roue, qui devra décrire des zigzags au ralenti jusqu'au bas du puits, puis l'alignement de précision du détecteur, à un millimètre des autres détecteurs déjà installés dans la caverne», a précisé Ariella Cattai, chef de l�équipe «petite roue». Les petites roues sont recouvertes de détecteurs sensibles qui permettront de définir et de mesurer l'impulsion des particules appelées muons créées lors des collisions du LHC. Lorsque les particules traverseront le champ magnétique créé par les aimants supraconducteurs, la sensibilité du détecteur lui permettra de déterminer les trajectoires des particules avec une précision de l'épaisseur d'un cheveu. ATLAS comprend quatre composants majeurs. Un système d'aimants fait courber les particules chargées à des fins d'analyse. Un traqueur interne mesure la vitesse de chaque particule chargée, tandis qu'un calorimètre mesure l'énergie transportée par les particules. Le spectromètre à muons identifie et mesure les muons. «Les muons sont la preuve d'évènements intéressants», a commenté James Bensinger de l'université Brandeis aux États-Unis, qui a travaillé sur ATLAS. Un système informatique complexe a été mis en place afin de traiter les énormes quantités de données créées par ATLAS. Un système de déclenchement sélectionnera 100 «évènements intéressants» par seconde parmi 1000 millions d'autres. Un système d'acquisition des données canalisera ces données à partir des détecteurs pour les transporter vers un système de stockage; le système informatique analysera alors 1000 millions d'évènements enregistrés par an. «Il s'agit d'une étape remarquable dans la construction complexe du détecteur ATLAS», a déclaré Joseph Dehmer, directeur du département de physique à la fondation scientifique nationale des États-Unis. «Le LHC est l'une des expériences de physique les plus passionnantes de notre décennie et des décennies à venir. Les résultats obtenus seront révolutionnaires et nous en sommes très proches.» L'équipe d'ATLAS se concentrera maintenant sur les activités de mise en service en vue du démarrage du LHC cet été. ATLAS est l'une des six expériences à grande échelle impliquées dans le LHC. À l'instar d'ATLAS, le Compact Muon Solenoid (CMS, le solénoïde compact à muons) est un grand détecteur polyvalent qui analysera la myriade de particules produites par le LHC. ATLAS et le CMS ayant été conçus indépendamment, ils seront tous deux utilisés afin de confirmer toute nouvelle découverte. Deux expériences de moyenne échelle, ALICE (A Large Ion Collider Experiment) et le LHCb (Large Hadron Collider beauty), permettront d'analyser les collisions du LHC liées aux phénomènes spécifiques. Parallèlement, deux autres expériences moins importantes, TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement) et le LHCf (Large Hadron Collider forward), se concentreront sur les «particules à petits angles», des particules qui, au lieu de se percuter, s'effleurent lorsque les faisceaux entrent en collision. Une fois le LHC opérationnel, les scientifiques pourront tenter de répondre à de nombreuses questions de longue date dans le domaine de la physique. Par exemple, pourquoi les particules ont-elles cette masse? Pourquoi la nature préfère-t-elle la matière à l'antimatière? Parmi les autres thèmes présentant un intérêt particulier, citons la nature de la matière noire et le genre de matière qui existait au début des temps. Le LHC pourrait même nous aider à découvrir de nouvelles dimensions espace-temps.
Pays
Suisse